لول ترانسمیتر دیسپلیسری

لول ترانسمیتر دیسپلیسری (Displacer Level Transmitter) چیست ؟ بررسی کامل

لول ترانسمیتر دیسپلیسری ، تجهیزی مهم در صنعت برای اندازه گرفتن سطح سیالات (آب ، مایعات چسبناک و سوخت ) درون مخازن و تانک ها و برای جلوگیری از سرریز شدن آن ها است .

دیسپلیسر = جسم ثابت

لول ترانسمیتر دیسپلیسری = ابزاری که براساس تغییر نیروی شناوری روی یک جسم ثابت (Displacer) کار می کند. 

این جسم با فشار شناوری بالا یا پایین نمی رود بلکه سیستم آن نیرو رو حس میکند .

تکنولوژی ترانسمیتر سطح دیسپلیسری بر اساس قانون ارشیمیدس است . این تغییر وزن توسط یک تیوب گشتاور به لودسل منتقل و به یک سیگنال قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شود .

نکته مهم : برای دقت بیشتر ، دیسپلیسر باید با یک سیال واقعی کالیبره شود .

همچنین این تجهیز برای سیالات ویسکوز زیاد توصیه نمیشود چون باعث سنگین شدن دیسپلیسر و ماسیده شدن سیال روی آن می شود و نیروی شناوری به درستی اعمال نمیشود و در صورت استفاده باید از یک هیترینگ نیز استفاده کرد .

لول ترانسمیتر دیسپلیسری به دلیل دقت، دوام و کارایی بالا در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه ها ، تصفیه آب و صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این تجهیز انتخابی عالی برای بهره وری های بالا و جلوگیری از خرابی های پر هزینه است . این دستگاه سطح مایعات را با دقت و قابلیت اطمینان بالا، حتی در شرایط سخت مانند دمای بالا، فشار بالا و محیط‌های خورنده، اندازه‌گیری می‌کند.

خروجی دستگاه معمولاً به‌صورت سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی‌آمپر یا سیگنال دیجیتال HART به سیستم‌های کنترلی مانند PLC یا DCS فرستاده می‌شود . بنابراین در فرآیند اتوماسیون نقش مؤثری ایفا می کند.
با توجه به دقت بالای عملکرد این تجهیز، لول ترانسمیتر دیسپلیسری یکی از مهم ترین ابزارها در سیستم‌های نظارت صنعتی محسوب می شود ، به‌خصوص در شرایطی که سایر روش‌های اندازه‌گیری مانند آلتراسونیک یا راداری به‌دلیل بخار، کف یا تغییر چگالی مایع با خطا مواجه می‌شوند و دقیق نیستند .

انواع لول ترانسمیتر دیسپلیسری

1. لول ترانسمیتر دیسپلیسری مکانیکی ( Torque Tube Type )

این مدل قدیمی‌ترین و در عین حال ساده‌ترین نوع از لول ترانسمیترهای دیسپلیسری است که به‌صورت کاملاً مکانیکی و بدون نیاز به برق عمل می‌کند. در این نوع، از یک لوله پیچشی (تورک تیوب)  برای انتقال گشتاور ناشی از نیروی شناوری استفاده می شود . تغییر سطح مایع باعث چرخش محور شده و این حرکت به گیج یا ترانسمیتر منتقل می شود .

مزایا:

• سادگی ساختار
• قیمت پایین
• تعمیر و نگهداری آسان
  کاربرد: محیط‌های فاقد سیستم کنترلی پیچیده، مخازن باز یا سیستم‌های گرانشی مثل صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و صنایع با فشار و دمای بالا

مثلا لول ترانسمیتر DLC 3010 دیسپلیسری جز این دسته می باشد که نسل و تکنولوژی آن به دلیل الکترونیک داخلی و خروجی دیجیتال / HART جز زیر مجموعه های Smart Displacer است .

2. لول ترانسمیتر دیسپلیسری فنری ( Spring Type )

در این مدل ، تغییر وزن دیسپلیسر باعث کشش یا فشردگی فنر داخلی می شود .این تغییر با LVDT یا مکانیزم الکتریکی به سیگنال 4-20 mA تبدیل می شود.

کاربرد: کاربردهای عمومی، مخازن معمولی ، سیستم های بسته

3. لول ترانسمیتر دیسپلیسری الکترونیکی (Smart Displacer)

این نوع پیشرفته‌ترین مدل لول ترانسمیتر دیسپلیسری است که از سلول‌های بار (Load Cell) یا سنسورهای استرین گیج برای اندازه‌گیری نیروی شناوری استفاده می‌کند. سیگنال خروجی آن دیجیتال بوده و قابلیت اتصال به پروتکل‌های HART، Profibus یا Foundation Fieldbus را دارد.

مزایا:

• دقت بالا (تا 0.1%)
• قابلیت کالیبراسیون نرم‌افزاری و دیجیتال
• عیب یابی خودکار
  کاربرد: صنایع حساس و محیط های تمیز با دقت بالا مانند شیمیایی، دارویی و پالایشگاه‌های پیشرفته

4. دیسپلیسری Caged (با محفظه)

دیسپلیسر درون محفظه فلزی جدا (Chamber) نصب می شود و سیال از طریق نازل وارد آن می شود .

کاربرد: زمانی که سرویس آسان و کالیبراسیون لازم است یا سطح داخل مخزن قابل دسترسی نیست.

5. دیسپلیسری Cageless (بدون محفظه)

دیسپلیسر مستقیم از بالای مخزن آویزان می شود و در تماس مستقیم با سیال است .

کاربرد : مخازن باز، فضای محدود ، نصب ساده

6. دیسپلیسری Interface (دو فازی)

برای اندازه گیری مرز بین 2 مایع با دانسیته متفاوت (مثل آب و نفت ). دیسپلیسر به تغییر نیروی شناوری بین دو چگالی حساس است .

کاربرد : جداسازی فازها در پالایشگاه ، مخازن ته نشینی

7. دیسپلیسری Multi-Displacer (چند تکه ای)

شامل چند دیسپلیسر با دانسیته یا طول متفاوت برای دقت یا محدوده اندازه گیری بالاتر

کاربرد : فرآیند های خاص ،سیالات چند فازی

8. دیسپلیسری با خروجی نیوماتیکی (Penumatic Output)

این مدل ، یک مدل قدیمی است ولی همچنان در پالایشگاه ها کاربرد دارد و خروجی 3-15 psi تولید می کند .

کاربرد : سیستم های کنترلی قدیمی ، مناطق ضد انفجار

9. دیسپلسیری هوشمند (Smart/Hart Output)

مدل های جدید با الکترونیک دیجیتال ، خروجی 4-20 mA / هارت (Hart) یا فیلدباس (Fieldbus)

کاریرد : مانیتورینگ دیجیتال ، سیستم های DCS

نکات مهم در انتخاب و نصب صحیح

برای انتخاب مناسب‌ترین نوع لول ترانسمیتر دیسپلیسری برای سیستم شما باید پارامترهای زیر بررسی شوند:

1. چگالی، ویسکوزیته و خاصیت شیمیایی مایع
2. دمای کاری و فشار فرآیند
3. نوع مخزن (باز، بسته، تحت فشار)
4. وجود بخار، حباب یا کف در سطح مایع
5. نیاز به خروجی آنالوگ یا دیجیتال برای سیستم کنترلی
6. نوع نصب
7. جنس بدنه

در هنگام نصب باید دقت شود که دیسپلیسر در مسیر مستقیم سطح مایع قرار گیرد و تلاطم یا لرزش زیاد موجب خطا در اندازه‌گیری نشود. همچنین انجام کالیبراسیون اولیه پس از نصب ضروری است تا خطای اندازه‌گیری به حداقل برسد.

نکات عملیاتی برای نگهداری ترانسمیتر دیسپلیسری

برای اینکه لول ترانسمیتر دیسپلیسری بتواند سال‌ها بدون مشکل کار کند، رعایت نکات عملیاتی و نگهداری زیر اهمیت زیادی دارد.

• نصب درست : محل نصب باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که دیسپلیسر آزادانه حرکت کند و هیچ مانعی در مجاورت آن وجود نداشته باشد. همچنین اتصال به زمین و سیم‌کشی باید طبق دستورالعمل سازنده برند انجام شود تا از ایجاد تداخل و نویز الکتریکی در سیگنال خروجی جلوگیری شود.
• خطاهای شایع : یکی از رایج ترین خطاها ، تغییر چگالی مایع است که می‌تواند دقت اندازه‌گیری را کم کند ، پس باید در طول برنامه ریزی فرآیند در نظر گرفته شود. علاوه بر این، رسوبات و خوردگی در محیط‌های خورنده به‌مرور زمان مشکلاتی ایجاد می‌کنند و انتخاب جنس مناسب برای دیسپلیسر و محفظه بسیار مهم است . در برخی موارد نیز گیر کردن دیسپلیسر بخاطر رسوب یا ورود اجسام خارجی رخ می‌دهد و مانع حرکت آن شود .
• کالیبراسیون: کالیبراسیون دوره‌ای و منظم برای این تجهیزات ضروری است. روش‌های تر (Wet Calibration) و خشک (Dry Calibration) متداول‌ترین شیوه‌ها هستند و بسیاری از تولیدکنندگان معتبر این خدمات را مطابق استاندارد ISO 17025 ارائه می‌دهند. تجربه عملی در نیروگاه‌های ایران نشان داده است که نگهداری مناسب می‌تواند عمر مفید این تجهیزات را حتی به بیش از دو دهه افزایش دهد.

 کالیبراسیون لول ترانسمیتر دیسپلیسر و نکات مهم

محفظه از طریق دو شیر قطع و وصل به مخزن فرآیند متصل می شود و امکان جداسازی از فرآیند را فراهم می کند. در پایین آن یک شیر تخلیه (Drian)  امکان تخلیه سیال از محفظه را ایجاد میکند تا برای سرویس ابزار و کالیبراسیون صفر آماده شود .

برخی از ترانسمیترهای سطح دیسپلیسر، محفظه ندارند، بلکه دیسپلیسر را مستقیماً در مخزن فرآیند آویزان و معلق می کنند. به این سنسورهای “بدون محفظه”، (Cageless) می گویند. ترانسمیترهای بدون محفظه البته ساده‌تر از محفظه دارها هستند، اما فقط در صورتی می‌توان آنها را سرویس کرد که مخزنش تخلیه شود و فشار درون آن کاهش یابد .

همچنین در صورت به هم زدن یا تکان خوردن مایع داخل مخزن، یا به دلیل سرعت جریان بالا در داخل و خارج مخزن، مستعد خطاهای اندازه گیری و نویز هستند.

کالیبراسیون کامل ممکن است با پرکردن محفظه با سیال فرآیند (کالیبراسیون مرطوب یا تر)، یا با آویزان کردن دیسپلیسر با ریسمان و مقیاس دقیق (کالیبراسیون خشک)، و کشیدن دیسپلیسر به سمت بالا با مقدار مناسب برای شبیه‌سازی شناوری در سطح ۱۰۰% سیال انجام شود.

نکات مهم : برای کالیبره لول ترانسمیتر دیسپلیسری باید به اندازه و وزن دیسپلیسر توجه کرد . قطر بهینه دیسپلیسر برای هر کاربرد وابسته به چگالی سیال و شرایط عملیاتی فرآیند و دامنه اندازه گیری سطح است. در مرحله سفارش ، ارائه دادن این اطلاعات به وارد کننده یا سازنده بسیار مهم است تا دستگاه بتواند به درستی اندازه گیری کرده و بیشترین بازدهی را داشته باشد .

هنگام در نظر گرفتن هزینه باید توجه داشت که برخی دستگاه ها به کار بیشتری نسبت به سایر نیاز دارند . مثلا برخی از لول ترانسمیتر های ترک تیوب هزینه های بالاتری نسبت به لول ترانسمیتر های فنری دارند . با اینکه ترانسمیتر های دیسپلیسری فنری عملکرد بسیار پایداری با فواصل نگهداری طولانی ارائه می دهند . در اینجاست که باید در خرید لول ترانسمیتر دیسپلیسری دقت لازم را داشت .